Интересные новости и комментарии

Автор Дж. Тайсаев, января 15, 2009, 02:31:37

« назад - далее »

АrefievPV

Устройство мозга древнейших людей оказалось ближе к обезьяньему
https://nplus1.ru/news/2021/04/17/anyway-out-of-africa
ЦитироватьМеждународная группа ученых обнаружила, что устройство мозга, характерное для современного человека, с наибольшей вероятностью появилось в период с 1,7 по 1,5 миллиона лет назад в Африке, что значительно позже, чем считалось ранее. Помимо прочего это свидетельствует о том, что миграция наиболее древних представителей рода Homo за пределы континента-прародины происходила в несколько этапов, причем первыми колонистами были еще обладатели мозга «обезьяньего» типа. Отчет об исследовании опубликован в журнале Science.

Мозг человека и его ближайших родственников — больших человекообразных обезьян значительно отличается по размеру, форме и организации коры больших полушарий, особенно в области лобных долей, отвечающих за сложные когнитивные функции, такие как социальное сознание, использование инструментов и речь. Когда в ходе эволюции возникли такие изменения, остается предметом дебатов. Задача осложняется тем, что мозг не подвержен фоссилизации (окаменению). Поэтому изучать его особенности приходится по эндокранам — физическим или виртуальным слепкам внутренней поверхности фрагментов окаменевших черепных коробок. Их отпечатки соответствуют извилинам, бороздам и крупным сосудам мозга.

Ключевым признаком реорганизации лобных долей служит выпуклость (Broca's cap, «колпак Брока») на латеральной лобно-глазничной поверхности эндокрана, которая у современных людей соответствует полям Бродмана 45 и 47, нижняя граница которых проходит по латеральной глазничной борозде. У человекообразных обезьян она представлена в основном полем Бродмана 44, ограниченной снизу лобно-глазничной бороздой. Мозг наиболее раннего (2,4–1,4 миллиона лет назад) представителя людей человека умелого (H. habilis) антрополог Филлип Тобиас (Phillip Tobias) в 1960-х годах счел человекоподобным, и эта гипотеза превалирует до сих пор. У непосредственных предков человека австралопитеков (Australopithecus) его обычно считают обезьяноподобным, однако такую точку зрения оспаривают многие исследователи. Таким образом, вопрос о времени эволюционного перехода к мозгу современного типа остается открытым.


Топографическая взаимосвязь структур на эндокранах большихчеловекообразных обезьян и людей

Старший научный сотрудник Цюрихского университета Марсия Понсе де Леон (Marcia Ponce de León) с коллегами из Грузии, Израиля, Индонезии, США, Франции и Швейцарии провели компьютерную томографию, создали цифровые эндокраны и 3D-реконструкции более 300 черепов древних представителей рода Homo, современных людей и больших человекообразных обезьян. Окаменелости включали наиболее древнего человека, чьи останки были обнаружены вне Африки (в районе Дманиси в Грузии), возрастом 1,85–1,77 миллиона лет; различные черепа человека прямоходящего (H. erectus) из Юго-Восточной Азии, датированные 1,5 миллиона лет назад и позже, а также образцы из Африки, охватывающие весь указанный период.

Выяснилось, что по расположению «колпака Брока» и ряду других особенностей эндокраны черепов из Дманиси, а также современные им и более ранние африканские по структуре напоминают таковые человекообразных обезьян. Образцы из Африки возрастом 1,7–1,5 миллиона лет, относимые к человеку умелому (H. ergaster) и H. erectus, были как обезьяноподобными, так и человекоподобными. Черепа из Юго-Восточной Азии и африканские того же времени уже обладали четкими признаками современных человеческих.


Разница формы внутричерепного пространства у больших обезьян, древних и современных людей

Таким образом, эволюционный переход от обезьяноподобного к человекоподобному устройству мозга с наибольшей вероятностью произошел в период с 1,7 по 1,5 миллиона лет назад. То есть по этому признаку древнейшие люди были ближе к своим предкам австралопитекам, что, однако, не помешало им стать первыми выходцами из Африки.

Также датировка переходного периода позволяет предположить, когда у людей начали появляться зачатки речи, к которым предрасполагает строение лобных долей современного типа. Кроме того, оно может пролить свет на усложнение орудий труда, произошедшее примерно в тот же промежуток времени.


Эволюция внутричерепной морфологии у древних людей

По мнению авторов работы, ее результаты могут стать поводом для корректировки существующей таксономической классификации представителей рода Homo с учетом полученных данных.

В 2016 году австралийские и южноафриканские ученые показали, что для эволюции мозга важнее не рост его размера, а интенсивность обмена веществ. Понять это помог размер сонных каналов черепа, через которые проходят одноименные артерии, питающие мозг. У современного человека их ширина оказалась значительно больше, чем у менее успешных ближайших родственников.
P.S. Пришлось везде менять слово "миллиард" на слово "миллион" (в оригинале систематические опечатки). ::)

Ссылка на информацию, о которой упоминается в заметке:

Обмен веществ в мозге оказался важнее его размера для эволюции разума
https://nplus1.ru/news/2016/08/31/need-more-blood

АrefievPV

Евразийские неандертальцы были двух сортов
https://www.nkj.ru/news/41252/
ЦитироватьНеандертальцы на территории Евразии до поры до времени были разные, но очередное похолодание оставило от них только одну разновидность.

На земле живёт много разных людей и речь не только о цвете кожи или о том, что некоторые не переносят молоко. Среди коренных жителей Европы, которые все светлокожие и нормально пьют молоко, можно найти много разных популяций, отличающихся друг от друга генетическими особенностями. И далеко не всегда границы между такими популяциями совпадает с государственными границами.

Похожим образом обстояли дела и тысячи лет назад, когда никаких народов и стран не было и в помине. Например, мы недавно писали о популяциях человека разумного, которые жили на территории Европы более 45 тыс. лет назад – генетически они отличались друг от друга, и некоторые из них впоследствии исчезли, не оставив никакого следа в генах нынешних людей. Причём разнообразным был не только вид Homo sapiens, но и братский вид неандертальцев.

Исследователи из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка вместе с коллегами из Испании, Австралии, Израиля, а также из Института археологии и этнографии Российской академии наук сумели расшифровать неандертальскую ДНК, которая сохранилась прямо в земле в одной из пещер на севере Испании. До недавнего времени можно было читать только ту человеческую ДНК, которую извлекли из костей или зубов. Естественно, очень много ДНК попадает во внешнюю среду вместе с отшелушенной кожей, волосами и экскрементами, кровью и потом. Но та ДНК, которая оседает на землю, во-первых, заметно разрушается, а во-вторых, перемешивается с ДНК от множества других живых организмов.

Четыре года назад мы писали, как та же исследовательская группа из Института эволюционной антропологии сумела отделить «земляную» человеческую ДНК, которая принадлежала митохондриям. (На всякий случай напомним, что митохондрии – это клеточные органеллы, которые обеспечивают клетку энергией и у которых есть собственный маленький геном.) Митохондриальная ДНК в каждой клетке присутствует во множестве копий – потому что самих митохондрий много – и достать её из доисторической грязи поэтому намного проще.

Но потом авторы метода придумали, как с его помощью анализировать не только митохондриальную ДНК, но и хромосомную – если мы хотим изучать именно ДНК людей, то для этого нужно искать в массе «земляной» ДНК такие участки, которые могут принадлежать только людям и никаким другим животным. А потом уже в таких фрагментах можно искать отличия одних людей от других.

В статье в Science описаны результаты исследований ДНК более чем из 150 образцов, взятых из испанской пещеры и двух пещер в Сибири. Возраст образцов составлял от 200 000 до 50 000 лет. Оказалось, что неандертальцев на территории Евразии было как минимум два сорта, более ранние и более древние. ДНК более древних нашли в испанских образцах возрастом 113 тыс. лет. Эти же неандертальцы обитали в Денисовской пещере, а также на территории Бельгии и Германии около 120 тыс. лет назад. Авторы работы полагают, что более древние неандертальцы сформировались около 135 тыс. лет назад.

Неандертальцы помоложе возникли примерно 105 тыс. лет назад. Их следы также можно найти по всей Евразии, от пещеры Виндия в Хорватии до Чагырской пещеры на Алтае. В испанской пещере жили и те, и другие, и, судя по всему, неандертальцы помоложе постепенно сменили тех, кто постарше. У более молодой разновидности неандертальцев увеличился мозг (в том числе за счёт тех зон, которые анализируют зрительную информацию), на черепе сзади появился округлый выступ – по-видимому, для крепления усилившихся жевательных мышц, и в целом эти неандертальцы были больше похожи на классических неандертальцев, как мы сейчас их себе представляем. Притом с генетической точки зрения «новые» неандертальцы были менее разнообразны, чем старые.

Около 110 тысяч лет назад температура на территории Европы начала резко падать – начиналась очередная ледниковая эпоха. Скорее всего, пока было тепло, среди неандертальцев появлялись всякие разновидности, и, возможно, их было не две, а больше. Но с похолоданием многие из них вымерли. Те, что остались, заново заселили освободившиеся территории.

P.S. Ссылки на информацию, о которой упоминается в заметке:

Человеческую ДНК достали из-под земли
https://www.nkj.ru/news/31192/
ДНК неандертальцев и денисовцев сумели достать прямо из плейстоценовых осадочных пород.

Европейские встречи неандертальцев и людей
https://www.nkj.ru/news/41199/
Древнейшая ДНК европейских Homo sapiens добавила близости между двумя видами человека.

АrefievPV

У мшанок обнаружили уникальный тип строения плаценты
https://nplus1.ru/news/2021/04/23/bryozoan-placenta
ЦитироватьУченые описали у мшанок — колониальных беспозвоночных — плаценту, состоящую из ценоцитов — крупных многоядерных клеток. Такие структуры больше характерны для растений и грибов, у животных встречаются редко. А ценоциты в плаценте вообще до сих пор не находили. Исследование опубликовано в журнале BMC Ecology and Evolution.

Питание за счет материнского организма называется матротрофией. Несколько лет назад биологи выяснили, что такой способ питания зародышей в процессе эволюции неоднократно возникал в большинстве типов животных.

Плацентотрофия — один из видов матротрофии, при котором обмен веществ между эмбрионом и матерью происходит при помощи особого органа — плаценты. Эта структура встречается не только у плацентарных млекопитающих, но и у других позвоночных (например, у некоторых акул), а также у беспозвоночных. К примеру, плаценты широко распространены среди водных колониальных животных мшанок (Bryozoa) — и возникли независимо в разных группах.

Колонии мшанок имеют разнообразную форму: есть и древовидные, и похожие на мох или даже на червей. Каждая колония состоит из большого числа особей — зооидов, которые могут выполнять различные функции. Для всех мшанок характерно наличие зооидов, добывающих пищу, — автозооидов. У представителей отряда Cyclostomatida есть гоноозооиды, специализирующиеся на вынашивании потомства.

Биологи из Санкт-Петербургского государственного университета и Венского университета под руководством Андрея Островского (Andrew N. Ostrovsky) изучили гонозооиды двух видов живородящих циклостомовых мшанок — Crisia eburnea и Crisiella producta. Ученые ожидали увидеть синцитиальное строение плаценты (как у многих других организмов), при котором отдельные клетки сливаются в единую многоядерную структуру, но вместо этого обнаружили ценоциты. Они отличаются от синцития тем, что многоядерность достигается за счет деления ядер в одной клетке. Ценоциты формируют сложную структуру, в которой плотно сидят развивающиеся эмбрионы. Другая необычная особенность плаценты этих мшанок заключается в том, что в ее формировании участвует мембранный мешок — орган, ответственный за выдвижение щупалец из «домика» зооида.


Схема строения гонозооида с эмбрионами: nt — плацента, la — молодая личинка.

Циклостомовым мшанкам свойственна полиэмбриония — развитие нескольких зародышей из одной зиготы. Исследователи предположили, что именно благодаря сложной плаценте, которая может обеспечивать питание многочисленных эмбрионов, и возникло это явление. Полиэмбриония — редкость среди животных, в основном она встречается у паразитов. Однако циклостоматиды живут с полиэмбрионией уже многие миллионы лет. Ученые привели в статье следующее возможное объяснение — мшанки выпускают во внешнюю среду генетически идентичных личинок на протяжении длительного времени (более двух месяцев). Получается, что «тестируется» один и тот же генотип в различных условиях окружающей среды, а не наоборот, как у большинства других животных.

Авторы отмечают, что кроме исследованных мшанок сочетание трех признаков — живорождения, плацентотрофии и облигатной полиэмбрионии — известно только у девятипоясных броненосцев (род Dasypus). В их случае полиэмбриония — единственный способ произвести большое потомство, учитывая строение матки этих зверей — в ней место для имплантации зародышей ограничено.

Не так давно ученые обнаружили матротрофию у родственников мшанок — форонид (Phoronida). Доктор биологических наук Елена Темерева подробно рассказала об этом открытии в материале «Внутренний мир морских червей».

P.S. Ссылка на информацию, о которой упоминается в заметке:

Внутренний мир морских червей
https://nplus1.ru/blog/2017/11/30/worms

АrefievPV

Мыши мыслят категориями
https://www.nkj.ru/news/41273/
ЦитироватьДля абстрактных размышлений мышиный мозг формирует у себя специальные группы категориальных нейронов.

Без категорий нам пришлось бы трудно. Мы говорим не о категориях в строгом философском смысле, но о способности видеть общее в объектах окружающего мира. Например, мы всегда узнаем стул, пусть он будет деревянный, или металлический, или пластиковый, зелёный или синий, старый или новый. Вне зависимости от того, как он выглядит, мы поймём, что он относится к роду стульев – мы легко определим его категорию. Конечно, есть стул-табуретка, а кто-то и компьютерное кресло называет стулом, но и с этими подкатегориями у нас не возникнет проблем.

Не умей наш мозг категоризовать предметы, мы вряд ли бы достигли таких культурных высот. Не будь категорий, нам пришлось бы при встрече с каждым новым стулом заново изучать, что это такое, для чего оно, чего от него можно ждать. Притом мы обычно не задумываемся, что создание и манипулирование категориями – довольно нетривиальная когнитивная задача. Для этого нужно вычленять отдельные признаки объектов, думать о них абстрактно, то есть в отрыве от реального предмета, переносить с одного на другое и т. д. Естественно, в таких случаях кажется, что мы имеем дело с сугубо человеческой чертой и никто, кроме нас, категориальным мышлением не владеет. С другой стороны, хотелось бы выяснить, как именно наш мозг работает с категориями именно на уровне нейронов и отдельных зон мозга. А с людьми такие нейробиологические эксперименты далеко не всегда можно поставить. И было бы намного удобнее, если бы категоризовать могли, например, лабораторные мыши.

Сотрудники Института нейробиологии Общества Макса Планка пишут в Nature, что на самом деле мыши вполне способны мыслить категориями. Им показывали картинки с чередующимися полосами, и мышам надо было классифицировать полосатые узоры в соответствии с определённым правилом. Например, одна группы мышей должна была оценить полосы по их толщине, а другая группа мышей оценивала полосы по их ориентации. Сначала мышей учили вычленять общий признак, как обычно – с помощью угощения за правильный ответ. Но потом им показывали полосатые картинки, которые они ещё не видели – и мыши успешно применили усвоенные категории к этим незнакомым картинкам.

Более того, когда мышам меняли правила, то они легко переобучались: те, кто прежде сортировали картинки по толщине линий, откладывали старое правило в сторону и начинали сортировать линии по ориентации на рисунке. В общем, мозг мышей оказался вполне способен к абстрактным операциям, иначе они не смогли бы применить признак толщины или ориентации к разным узорам.

Исследователям удалось также узнать, что за категориальное мышление у мышей отвечают нейроны префронтальной коры. Что неудивительно: префронтальная кора считается одним из главнейших центров высших когнитивных функций у всех зверей, от мышей до человека. Определённые группы нейронов в мышиной префронтальной коре активировались именно в тот момент, когда нужно было сортировать полосатые узоры по категориям. Однако на разные категории отвечали разные нейроны. То есть когда мыши сортировали рисунки по толщине линий, в коре работали одни нервные клетки, а когда рисунки нужно было отсортировать по ориентации полос, то тут работали уже другие клетки. По словам исследователей, группы категориальных нейронов формировались постепенно, по мере того, как мыши учились видеть общее в разных рисунках.

Очевидно, что формирование категорий неразрывно связано с работой памяти, когда информация переходит из кратковременной памяти в долговременную – ведь сортировать по видам, родам и классам можно только то, что уже прочно усвоено. С другой стороны, категорий существует огромное множество, их число, особенности, взаимосвязи зависят во многом от нашего сознания – потому что мы часто классифицируем объекты так, как нам удобно, а потом меняем прежнюю классификацию на какую-нибудь другую. Как при этом работают нейроны – огромная тема для исследований.

Вообще говоря, категориальное мышление среди животных – не такая уж исключительная штука. Например, мы как-то уже рассказывали, что среди птиц умение манипулировать признаками, оторванными от конкретного предмета, есть не только у ворон, которые и так известны своим интеллектом, но и у утят. И раз среди зверей категории доступны мышиному мозгу, то можно с определённой уверенностью заключить, что мыслить категориями могут и другие группы млекопитающих, которые считаются эволюционно более развитыми.

P.S. Ссылки на информацию, о которой упоминается в заметке:

Вороны мыслят аналогиями
https://www.nkj.ru/news/25447/
Вороны умеют видеть аналогичные свойства даже у непохожих друг на друга объектов. Причём птицы умеют делать это даже без предварительной тренировки.

Утята способны к абстрактному мышлению
https://www.nkj.ru/news/29163/
Утята могут сравнивать группы объектов по абстрактным признакам сходства и различия.

На самом деле, способность к абстрагированию присуща даже весьма примитивным видам животных. Ведь функция абстрагирования - это весьма древняя функция. И без этой функции даже узнать что-либо не получится.

Например, изображение от одного и того же объекта на сетчатке глаза всё время разное (разный ракурс наблюдения, разное освещение, разное расстояние до объекта, движение самого объекта и т.д.), но мозг последовательно выделяет общие признаки (условно говоря, соотношения сигналов/параметров), присущие всем изображениям на сетчатке, и по этим общим признакам учится узнавать данный объект, независимо от ракурса наблюдения, освещённости, расстояния, движения и т.д.

Совокупность таких характерных признаков, общих для некоего множества объектов (изображений, образов и т.д.) - это и есть абстракт.

По сути, при обучении искусственных нейронных сетей происходит аналогичные процессы - нейросети настраиваются на выделение абстракта (из определённых обучающих выборок) и, тем самым, могут распознавать категории.

Несколько ссылок в дополнение:

Абстракция:
ЦитироватьНекоторые типы абстракции:
примитивная чувственная абстракция — отвлекается от одних свойств предмета или явления, выделяя другие его свойства или качества (выделение формы предмета, отвлёкшись от его цвета или наоборот). В силу бесконечного многообразия действительности никакое восприятие не в состоянии охватить все её стороны, поэтому примитивная чувственная абстракция совершается в каждом процессе восприятия и неизбежно связана с ним.

Конрад Лоренц. Оборотная сторона зеркала. Главы 1-7:
ЦитироватьМы не могли бы узнавать реальные предметы окружающего нас мира, если бы для этого нужно было всегда воспринимать совершенно одинаковые стимулы в совершенно одинаковых конфигурациях, – если бы, например, образ предмета на сетчатке должен был всегда возникать в одном и том же месте и иметь одну и ту же форму, один и тот же цвет и одни и те же размеры. Удивительное достижение нашего воспринимающего аппарата состоит именно в том, что с помощью механизмов обработки он позволяет нам узнавать предметы, обходясь без этого невыполнимого условия.
ЦитироватьСпособность воспринимать постоянные соотношения между стимулами независимо от их количественных и качественных изменений была открыта гештальтпсихологом Кристианом фон Эренфельсом; он указал также, что эта транспонируемость восприятия образов является одним из его важнейших критериев. Его классический пример – восприятие мелодии, которая узнается как одна и та же, на какой бы высоте и на каком бы инструменте она ни была сыграна. Но способностью к транспонированию обладают отнюдь не только те высокоинтегрированные процессы восприятия, которые называются восприятием образов. Как видно из немногих упоминавшихся фактов, относящихся к постоянству цветов и к функциям ретины лягушки, транспозиция, равносильная отвлечению от случайного и абстрагированию существенного, есть основная функция восприятия вообще и тем самым основа объективирования в том смысле, как мы его определили в начале книги.

То, что при этом абстрагируется, – это всегда свойства, инвариантно присущие предмету. Лучше всего это можно продемонстрировать на простейших функциях восприятия, обычно называемых явлениями постоянства.
Рекомендую к прочтению книгу целиком. ::)

Нейронная сеть. Можно глянуть для ознакомления (например, раздел "Распознавание образов и классификация").​

АrefievPV

Тайминг репликации оказался необходим для поддержания эпигенома
https://nplus1.ru/news/2021/04/27/timing-epigenome
ЦитироватьПорядок, в котором разные части ДНК удваиваются перед делением, оказался важен для поддержания их эпигенетического состояния — говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science. Биологи придумали способ сбить тайминг репликации и заставить сегменты ДНК удваиваться в случайном порядке при помощи нарушения работы гена RIF1. Из-за сбитого тайминга репликации нарушились эпигенетические параметры: метилирование белков-упаковщиков ДНК и трехмерная структура генома.

Самым важным открытием в биологии последнего столетия стало выяснение роли ДНК в формировании признаков организмов и расшифровка генетического кода. Однако, в последнее время исследователи все больше внимания обращают не только на нуклеотидную последовательность генома, но и на эпигенетические факторы — они не затрагивают последовательность нуклеотидов, но наравне с ней влияют на активность генов и наследуются. К таким факторам относится метильные и ацетильные метки, которые навешиваются на нуклеотиды и белки-упаковщики ДНК. Это мечение влияет на работу ферментативной машины транскрипции: например, считается, что ее сродство к метилированным генам снижается и те хуже работают.

Один из самых интересных вопросов эпигенетики — сохранение меток ДНК и белков при размножении клеток. Если скопировать последовательность ДНК в дочернюю клетку относительно просто — в процессе репликации весь геном удваивается и делится между двумя новыми клетками — то с эпигеномом все не так просто. Известно, что на новосинтезированную ДНК метки навешиваются заново после репликации, но точный механизм этого процесса пока не понятен.

Исследователи из университета Флориды под руководством Кайла Кляйна (Kyle N. Klein) изучили связь возникновения эпигенома и тайминга репликации — «расписания», по которому удваиваются разные сегменты ДНК перед делением. Они удалили из разных клеточных типов белок RIF1, который участвует в репликации, и показали, что это полностью сбивает тайминг: участки ДНК начинают синтезироваться в случайном порядке. Такие клетки биологи использовали, чтобы изучить, как тайминг влияет на другие процессы в клетке.

Ученые проверили, как тайминг связан с метильными метками на белках-упаковщиках ДНК. В норме они нужны в том числе для разметки и выключения ненужных генов. Оказалось, что без тайминга репликации метилирование изменилось во всех районах генома.

Считается, что позже всего перед делением удваиваются плотно упакованные районы — такие клубки из нитей ДНК, в которых гены не работают. Организацию и разделение генома на открытые и упакованные части изучают при помощи Hi-C карт, на которых показывают частоту взаимодействия между районами генома — то есть, его трехмерную структуру. Например, там, где ДНК упакована плотно, контактов между участками будет больше.

Такие карты ученые построили и для клеток, в которых нарушен тайминг репликации. Оказалось, что трехмерная структура генома этих клеток отличается от нормальной. Интересно, что она коррелировала с измененным метилированием гистонов: плотно упакованные районы разделились на два типа — метилированные и неметилированные.

Так ученым удалось показать, что тайминг репликации необходим как для правильного распределения эпигенетических меток, так и для трехмерной организации генома. Согласно их результатам, первичным для клетки все же является тайминг, а не трехмерная структура. Теперь биологам предстоит выяснить, механизмы влияния тайминга на эпигеном.

Эпигенетические изменения — сейчас одна из самых исследуемых областей. Прежде всего, эпигенетику изучают в связи с механизмами старения. Недавно эпигенетическое старение даже удалось обратить вспять при помощи коктейля из гормонов и антидиабетических средств. А о трудностях, которые испытывает современная наука в попытках найти определение старению, читайте в нашем тексте «Дело не в морщинах».

P.S. Ссылки на информацию, о которой упоминается в заметке:

Эпигенетическое старение человека впервые удалось обратить вспять
https://nplus1.ru/news/2019/09/09/epigenetic-reversal

Дело не в морщинах
https://nplus1.ru/material/2020/02/17/geroscience
Почему наука не знает, существует ли старость

АrefievPV

Человеческие клетки вернули мышам зрение
https://www.nkj.ru/news/41292/
ЦитироватьМыши с больной сетчаткой начали видеть свет, когда им пересадили колбочки, выращенные из человеческих стволовых клеток.

Одна из самых распространенных причин слепоты у пожилых людей – это возрастная макулярная дегенерация сетчатки. Макулой, или жёлтым пятном, называют зону наибольшей остроты зрения. Именно благодаря зрительным рецепторам жёлтого пятна мы можем читать, водить машину и вообще выполнять любую работу, где требуется замечать даже самые мелкие детали. Как можно понять из названия, при возрастной макулярной дегенерации гибнут как раз фоторецепторы макулы, и чаще всего колбочки, благодаря которым мы различаем цвета. Но что, если попробовать заменить погибшие фоторецепторы новыми, выращенными из стволовых клеток?


Сетчатка глаза сформирована несколькими десятками типов клеток, которые уложены в ней в несколько слоев, зеленый клеточный слой – фоторецепторы палочки и колбочки.

Эксперименты исследователей из Лондонского королевского колледжа демонстрируют, что пересаженные здоровые колбочки вполне могут вернуть зрение глазам с больной сетчаткой. Опыты ставили на мышах, предрасположенных к дегенерации сетчатки, но рецепторы для пересадки выращивали из человеческих клеток. В одном случае это были эмбриональные стволовые клетки, из которых получались нормальные, здоровые колбочки. В другом случае стволовые клетки получали из зрелых, дифференцированных клеток, взятых у человека с врождённой ахроматопсией – так называют полную неспособность различать цвета. Ахроматопсия возникает из-за неработающих колбочек: в сетчатке они есть, но на свет  не реагируют.

Зрелые человеческие клетки с помощью специального коктейля сигнальных белков перепрограммировали в стволовое состояние – получались индуцированные стволовые клетки. Их, как и обычные эмбриональные стволовые клетки, можно было превратить в любой другой тип клеток – например, в колбочки. Генетический дефект, который стал причиной ахроматопсии у донора, был у него во всех клетках тела, поэтому колбочки, которые после всех манипуляций получились из индуцированных стволовых клеток, тоже не чувствовали свет.

Человеческие колбочки пересаживали мышам, у которых специально подавляли иммунитет, чтобы их организм не отторгал чужеродные клетки. Некоторым мышам пересаживали нормальные колбочки, некоторым – дефектные, некоторые получали колбочки только в один глаз, некоторые – в оба. В статье в Cell Reports говорится, что человеческие рецепторы нормально встраивались в сетчатку и формировали все необходимые межклеточные связи, чтобы передавать информацию об увиденном. Однако дефектные колбочки ничего передавать не могли, а вот нормальные колбочки работали. Это было видно как с помощью специальных тестов, которые позволяли увидеть активность нейронов в сетчатке, так и по поведению мышей. Те из них, кому пересаживали нормальные рецепторы, начинали различать разницу в освещённости и старались спрятаться в менее освещённое место – как и полагается мышам.

Попытки лечить дегенерирующую сетчатку новейшими биотехнологическими методами предпринимаются давно. Три года назад мы писали о том, как удалось отчасти вернуть зрение двум пожилым людям – им пересадили здоровые клетки сетчатки. Однако в той работе пересаживали не фоторецепторы, а вспомогательные питающие клетки, которые помогают палочкам и колбочкам жить и работать. Дистрофия сетчатки часто начинается с гибели питающих клеток, а следом за ними гибнут и рецепторы. Но если пересаживать не только их, но и сами рецепторы, это поможет в большей степени вернуть зрение, или хотя бы замедлить прогрессирующую слепоту.

P.S. Ссылка на информацию, о которой упоминается в заметке:

Клеточно-стволовое зрение
https://www.nkj.ru/facts/33425/
Стволовые клетки помогают больной сетчатке видеть

АrefievPV

Вирусная «буква»
https://www.nkj.ru/news/41326/

ЦитироватьМногие бактериальные вирусы используют альтернативный генетический алфавит, тем самым обманывая защитные противовирусные системы бактерий.

Генетический алфавит состоит из пяти букв: А, Т, G, C и U. Буквы обозначают азотистые основания: аденин, тимин, гуанин, цитозин и урацил. Азотистые основания соединяются с сахаром (рибозой или дезоксирибозой) и остатком фосфорной кислоты, и в таком виде встраиваются в цепь нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК. Последовательность ДНК – это чередующиеся А, Т, G и C, в РНК вместо тимина (Т) стоит урацил (U). ДНК представляет собой двойную спираль, и последовательности букв двух цепей соединены друг с другом водородными связями. А всегда стоит напротив Т – между ними образуется две водородные связи. G стоит напротив С – между ними образуется три водородные связи.

У генетических букв могут быть разнообразные химические модификации, но в любом случае число связей в паре остаётся одно и то же. Но в 1977 году исследователи из Московского государственного университета опубликовали в Nature статью, в которой описывали странную ДНК бактериофага S-2L, поражающего цианобактерий. У этого бактериофага в паре с тимином (Т) стоят не аденин (А), а другое азотистое основание под названием 2-аминоаденин, которое для краткости назвали Z. Между Z и Т было не две водородные связи, а три. Не все тимины в ДНК фага стояли в паре Z, но большинство. И учитывая тройную связь между ними, всё выглядело так, как будто вирус использовал альтернативную версию генетического кода.

До поры до времени бактериофаг S-2L считался просто странной аномалией, уникальной в своём роде. Стоит ли обращать на него особое внимание, если все остальные организмы – вирусы, бактерии, грибы, растения, животные – используют обычный набор А, Т (U), G и C? Но на самом деле альтернативный алфавит оказался гораздо более распространён, чем это могло показаться на первый взгляд.

В конце 90-х годов сотрудники Института Пастера прочитали геном фага S-2L, чтобы узнать, откуда у него вообще берётся такая необычная генетическая буква. Им удалось найти некий ген purA – он кодировал фермент, который участвовал в синтезе аденина и который создавал фагу букву Z (ещё раз скажем, что основание Z – производное обычного аденина (А)). Спустя несколько лет похожий ген обнаружили у бактериофага, поражающего бактерий рода Vibrio. В ДНК этого вируса тоже была нестандартная генетическая буква. Бактерий рода Vibrio и их фагов выращивать проще, чем цианобактерий и фаг S-2L, так что теперь удалось больше узнать о механизме синтеза альтернативной буквы. В вышедшей на днях статье в Science исследователи из Института Пастера описывают структуру и функции фермента PurZ, который во многом похож на фермент PurA у фага S-2L и который помогает второму фагу получить азотистое основание Z. Более того, гены purZ обнаружились и у других бактериофагов.

Синтез новых молекул ДНК выполняет белок ДНК-полимераза, которая по мере надобности выхватывает из окружающего раствора молекулы-буквы А, Т, G и С. Но если вместо обычного А вокруг плавает Z? Фермент должен уметь обращаться с нестандартной буквой. В другой статье, тоже опубликованной в Science сотрудники Института Пастера вместе с коллегами из Германии, Бельгии и США описывают вирусные гены, которые кодируют альтернативные ДНК-полимеразы – эти версии фермента как раз способны манипулировать буквой Z. Специальная ДНК-полимераза есть не у всех фагов, которые используют Z, и, возможно, у тех, у кого её нет, обычный фермент каким-то образом справляется с нестандартной буквой.

Но насколько вообще распространён альтернативный алфавит? Уже понятно, что фаг S-2L, с которого всё начиналось, не такое уж исключение. Но сколько таких фагов есть на свете – два, три, десяток? На этот вопрос попытались ответить исследователи из Тяньцзиньского университета и других научных центров США, Китая и Сингапура, при участии Ивана Худякова из Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии (который был одним из соавторов статьи в Nature о необычном геноме фага S-2L).

Они проанализировали геномы множества фагов, и обнаружили, что белки, которые нужны для работы с азотистым основанием Z, есть как минимум у нескольких десятков бактериофагов. Более того, некоторые вирусы перенастраивают бактериальные ферменты, чтобы они помогали синтезировать Z, а специальные вирусные белки понижают уровень «стандартной» буквы А в бактериальной клетке, чтобы она не попала в их геном. Эти результаты описаны в третьей статье, тоже опубликованной в Science.

Зачем вирусам понадобился изменённый генетический алфавит? Дело в том, что у бактерий есть особые ферменты, которые защищают их от вирусного вторжения. Когда в бактериальной клетке появляется фаговая ДНК, эти ферменты её узнают и разрушают. Но если в фаговой ДНК вместо буквы А стоит буква Z, то бактериальные защитные ферменты оказываются бессильны, и вирус может спокойно размножаться дальше.

P.S. В качестве комментария и дополнения:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg224423.html#msg224423
https://paleoforum.ru/index.php/topic,2220.msg235732.html#msg235732

АrefievPV

Миллиард лет: обнаружено древнейшее многоклеточное животное?
https://www.vesti.ru/nauka/article/2558524

ЦитироватьУчёные обнаружили останки существа, которое может оказаться древнейшим многоклеточным животным или, по крайней мере, переходной формой от одноклеточных к многоклеточным. Это создание обитало миллиард лет назад в пресном водоёме на территории современной Шотландии.

Давно известно, что растения, грибы и животные "изобрели" многоклеточность независимо друг от друга. Так, многоклеточные водоросли населяли океаны ещё 1,4 миллиарда лет назад. А вот многоклеточные животные, похоже, появились значительно позже.

Первое известное сообщество макроскопических и, следовательно, заведомо многоклеточных животных – хайнаньская биота, существовавшая 850–700 миллионов лет назад. А 635 миллионов лет назад появилась досконально исследованная эдиакарская биота. Большинство экспертов считает, что ни те ни другие существа не являются предками современных животных. Следовательно, последние обрели многоклеточность независимо от "хайнаньцев" и "эдиакарцев".

Почти наверняка эволюция экспериментировала с многоклеточностью гораздо чаще, чем можно предположить, исходя из палеонтологических находок. Ведь существа, не имеющие твёрдых тканей, крайне редко оставляют после себя окаменелости.

На сей раз учёным невероятно повезло. На месте древнейшего озера на Шотландском нагорье они обнаружили уникальные окаменелости возрастом миллиард лет. Ископаемые сферы диаметром всего 30 микрометров сохранились настолько хорошо, что биологи определили форму и строение составляющих их клеток.

Палеонтологи назвали новый вид Bicellum brasieri. Судя по структуре клеток, эти существа относятся к Holozoa – группе, включающей животных (в том числе многоклеточных) и их ближайших одноклеточных родственников.

Важно, что найденные организмы состояли из клеток двух различных типов: сферических и продолговатых.

"Мы обнаружили примитивный сферический организм, состоящий из клеток двух различных типов, что стало первым шагом к сложной многоклеточной структуре, который никогда не описывался ранее в летописи окаменелостей, – рассказывает глава исследовательской группы Чарлз Велман (Charles Wellman) из Шеффилдского университета. – Открытие этой новой окаменелости позволяет нам предположить, что эволюция многоклеточных животных началась по крайней мере один миллиард лет назад и что ранние события, предшествовавшие эволюции животных, могли происходить в пресных водоёмах, таких как озёра, а не в океане".

Отметим, что скопление клеток может оказаться не многоклеточным организмом, а колонией одноклеточных. Наличие двух типов клеток – это аргумент в пользу того, что перед нами действительно многоклеточный организм, но не слишком сильный. Колонии одноклеточных тоже порой включают клетки различных типов, тесно взаимодействующие между собой, и такие сообщества эволюция "изобрела" гораздо раньше, чем собственно многоклеточность. Собственно, многоклеточные и произошли от таких сообществ.

Однако есть ещё одна важная деталь. Чрезвычайно интересно, что найденные экземпляры B. brasieri отличаются друг от друга количеством и расположением продолговатых клеток. У большинства экземпляров последние образуют оболочку толщиной в одну клетку, покрывающую шар из плотно упакованных сферических клеток. Однако у некоторых экземпляров нет такой оболочки, а продолговатые клетки перемешаны со сферическими.

Авторы считают, что перед нами разные стадии жизненного цикла B. brasieri. Они полагают, что "новорождённый" организм состоял только из сферических клеток. Потом включались некие гены, и при делении сферических клеток возникали продолговатые. В дальнейшем последние мигрировали к поверхности шара и образовывали на ней плёнку.

Если продолговатые клетки действительно получались из сферических, то B. brasieri – многоклеточный организм, размножающийся как целое, а не колония многоклеточных, в которой каждый вид "сожителей" воспроизводится самостоятельно.

Впрочем, различия в строении найденных экземпляров B. brasieri наверняка можно объяснить и иначе. Ведь некоторые современные одноклеточные Holozoa тоже образуют похожие структуры на определённой стадии жизненного цикла.

В общем, пока неясно, можно ли назвать обнаруженное древнейшее животное (или родственника животных?) подлинно многоклеточным существом или же это лишь переходная форма от одноклеточных к многоклеточным. Но, так или иначе, находка очень интересна.

Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале Current Biology.

К слову, ранее мы рассказывали о древнейших на Земле химических следах животных.

P.S. Ссылки на информацию, о которой упоминается в заметке:

Окаменевшие пузырьки рассказали о жизни древних "производителей кислорода"
https://smotrim.ru/article/1047751

Биологи выяснили, где обитали и чем питались древнейшие многоклеточные
https://smotrim.ru/article/1048123

Обнаружены древнейшие на Земле химические следы животных
https://smotrim.ru/article/1087091

АrefievPV

Австралийские дельфины-афалины включили себя в большие команды
https://nplus1.ru/news/2021/05/05/bottlenose-dolphins

ЦитироватьСамцы дельфинов-афалин, обитающие в заливе Шарк на западе Австралии, образуют сложные, вложенные друг в друга группировки, чтобы совместно бороться за самок и защищать их от конкурентов. Зоологи обнаружили, что, вопреки ожиданиям, самые сильные социальные связи образуется не между участниками «команд» первого уровня — пар и троек самцов, — а между членами групп второго порядка, образованных несколькими первичными командами, говорится в статье, опубликованной в Nature Communications.

Афалины Tursiops aduncus, живущие в заливе, объединяются в пары или тройки, чтобы загонять и сопровождать самку, готовую к спариванию. Такие группы называют альянсами первого порядка. Несколько таких альянсов образуют сплоченные группы числом до 14 особей, чтобы захватывать чужих самок или защищать собственных от конкурирующих групп. Схватки за самок бывают крайне ожесточенными, поэтому афалины постоянно берут на себя риск, помогая своим союзникам по альянсу. Некоторые альянсы второго порядка объединяются в более крупные альянсы третьего порядка, чтобы иметь больше союзников поблизости. Дельфины часто меняют союзников в своих альянсах первого порядка, но состав в альянсах второго порядка они поддерживают неизменным в течение десятилетий. Эти группы считаются основной ячейкой мужской социальной иерархии дельфинов.

Чтобы отслеживать социальные отношения в многочисленных альянсах, афалины используют специальные звуковые последовательности, личные "позывные". Каждый дельфин учится у своей матери уникальному сигнатурному свисту, который он использует всю жизнь. Дельфины узнают и запоминают свистки друг друга, подобно тому, как мы узнаем имена друг друга.

Группа исследователей во главе с поведенческим биологом Стефани Кинг (Stephanie King) из Бристольского университета решила использовать записи этих индивидуальных сигналов и наблюдения с дронов, чтобы выяснить, как самцы дельфинов-афалин Tursiops aduncus классифицируют отношения внутри трех уровней альянсов. Для этого они выбрали 14 самцов-союзников из залива Шарк в возрасте от 28 до 40 лет, которые находились в своих группах всю жизнь. С 2016 года биологи отслеживали животных с помощью подводных микрофонов и определили, какой свист издает каждый дельфин.

В эксперименте исследователи проигрывали самцам афалин свист знакомых им особей и отслеживали их реакцию с помощью дрона. Поведенческая реакция дельфина измерялась как любое визуально обнаруживаемое изменение ориентации, приближение к источнику звука или ответная вокальная реакция. Афалины реагировали на звуковой стимул в среднем всего через 2,5 секунды с момента начала воспроизведения сигнатурного свиста.

Биологи ожидали, что самцы, услышавшие свист своих союзников по альянсу первого порядка, отреагируют сильнее. Однако дельфины реагировали одинаково активно и на союзников из альянса первого порядка, и на союзников из альянса второго порядка, даже если не имели с ними сильных социальных связей.

С другой стороны, на союзников третьего порядка афалины реагировали не так активно, даже если сила их социальных связей была сопоставима с силой связей с союзниками альянса второго порядка.

Всего визуальный или акустический отклик был задокументирован в 100 процентах (20/20) воспроизведений свистков особей из альянса второго порядка и в 75 процентах (15/20) воспроизведений свистков особей из альянса третьего порядка. Афалины, отвечающие на сигналы членов альянса второго порядка, демонстрировали более длительную продолжительность ответов и преодолевали большее расстояние, чтобы приблизиться к источнику звука, чем отвечающие на свистки союзников третьего порядка. Ни сила социальной связи, ни родство, ни долгосрочное знакомство между дельфинами не влияли на реакцию так сильно, как отношение к альянсу второго порядка.

Полученные результаты демонстрируют, что дельфины, как и люди, формируют социальную концепцию членства в команде, основанную на предыдущих совместных усилиях, а не на дружбе. Поведение дельфинов является еще одним доказательством, что социальная взаимность («ты — мне, я — тебе») встречается не только в человеческом социуме, но и является важным эволюционным фактором сотрудничества в природе.

Командные навыки афалин уже не в первый раз попадают во внимание ученых. Ранее исследователи выяснили, что самцы синхронизируют вокализацию при групповом привлечении самки.

P.S. Ссылка в дополнение:

Самцы афалин спели дуэтом для привлечения самок
https://nplus1.ru/news/2020/04/02/bottlenose-dolphin

АrefievPV

Два первых потомка оплодотворенной яйцеклетки вносят неравный вклад в развитие организма
https://elementy.ru/novosti_nauki/433812/Dva_pervykh_potomka_oplodotvorennoy_yaytsekletki_vnosyat_neravnyy_vklad_v_razvitie_organizma
ЦитироватьДве клетки, с которых начинается развитие человека, — бластомеры, являющиеся первыми потомками оплодотворенной яйцеклетки, — выглядят в микроскоп абсолютно одинаково, но судьба их может сложиться совершенно по-разному. Время от времени ученые сталкиваются с людьми, которые «построены» в основном из потомков одного из бластомеров. Причем соотношение вкладов двух первых бластомеров тоже может быть разным — от 2:1 до 9:1. Почему один из них может оказаться «плодовитее» другого, до конца неясно. Объяснений здесь может быть несколько, но результат один: люди — по крайней мере, некоторые — появляются на свет мозаичными. А если так, можно ли по одной части их тела судить о генетических признаках другой? В последнее время вышло сразу несколько интересных работ, в которых ученые пытались с разных сторон подступиться к исследованию такого «неравноправия» бластомеров. И хотя пока вопросов больше, чем ответов, кое-что постепенно проясняется.
P.S. Статья большая (там много и сопутствующей информации).

АrefievPV

Астрономы впервые нашли в теплом протопланетном диске метанол
https://nplus1.ru/news/2021/05/13/metanol-protoplanet-disc
ЦитироватьАстрономы впервые нашли в теплом протопланетном диске вокруг молодой звезды HD 100546 метанол, который, скорее всего, попал туда из межзвездной среды. Это означает, что «строительные блоки» пребиотических молекул способны сохраняться в протопланетных дисках в ходе их эволюции и в дальнейшем могут попадать в состав планет и малых тел. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Считается, что способность экзопланетных систем создавать и поддерживать условия, необходимые для существования жизни, определяется составом вещества в протопланетном диске. В частности, кометы и астероиды могли доставлять на молодую Землю органические вещества, такие как глицин или метанол. Один из способов оценить потенциальную обитаемость планетной системы заключается в определении содержания органических веществ в дисках у молодых звезд, где формируются планеты. В частности, ранее ученые находили в холодных протопланетных дисках ацетонитрил, метанол и муравьиную кислоту.

Cреди сложных органических молекул астробиологи выделяют метанол, который образуется только на поверхности очень холодных (около 20 кельвин) пылинок в протопланетном диске в результате гидрирования окиси углерода. Метанол считается сырьем для создания более сложных молекул, таких как простые эфиры, кетоны и альдегиды, следовательно, присутствие метанола в газовой фазе является ключевым показателем того, что в диске могут присутствовать и более сложные органические молекулы.

Группа астрономов во главе с Алисой Бут (Alice S. Booth) из Лейденского университета сообщила о первом случае регистрации метанола в теплом, богатом газом протопланетном диске вокруг молодой звезды HD 100546, которая расположена на расстоянии 320 световых лет от Земли в созвездии Мухи. Она относится к категории звезд Хербига (Ae/Be), обладает массой 2,18 массы Солнца, а ее возраст оценивается в 4,79 миллиона лет. В диске находятся две формирующиеся планеты-гиганты, удаленные от звезды на 10 и 60 астрономических единиц.

Открытие было сделано в ходе анализа данных наблюдений за звездой при помощи системы радиотелескопов ALMA. Большая часть метанола сосредоточена во внутренней части диска (в пределах 60 астрономических единиц от звезды), кроме того, наблюдалось диффузное излучение в виде кольца, совпадающее с внешним пылевым кольцом, находящемся на расстоянии 200 астрономических единиц от звезды.


Структура диска вокруг звезды HD 100546.

Так как, в теплом диске нет условий для образования метанола, то ученые пришли к выводу, что богатые метанолом ледяные частицы попали в диск из темных газопылевых облаков, либо ранее во внешней части диска существовала обширная холодная область, где метанол был способен образовываться. Однако вторая версия представляется менее вероятной, что означает, что метанол попал в диск из межзвездной среды. Следовательно, «строительные блоки» пребиотических молекул способны сохраняться в протопланетных дисках в ходе их эволюции и в дальнейшем могут попадать в состав планет и малых тел.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые получили прямой снимок зарождающейся планеты, обнаружили протопланетный диск у только что родившейся звезды и отыскали протопланету на детальном изображении протопланетного диска у молодой звезды AB Возничего.
P.S. Дополнительные ссылки:

The Distribution and Excitation of CH3CN in a Solar Nebula Analog
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aac169/meta

В протопланетном диске впервые обнаружен метиловый спирт
https://www.eso.org/public/russia/news/eso1619/

Астрономы впервые обнаружили муравьиную кислоту в протопланетном диске
https://nplus1.ru/news/2018/07/31/simplest-organic-acid-detected-in-protoplanetary-d

АrefievPV

Мыши на дистанционном управлении
https://www.nkj.ru/news/41401/
ЦитироватьСинхронизация мозга делает мышей более социальными.

Чтобы узнать функцию нейрона, нейронной цепочки или целого мозгового центра, можно принудительно активировать нейрон (или группу нейронов) и посмотреть, как изменится поведение животного. Или наоборот – можно принудительно подавить активность нервных клеток: когда нейроны молчат, когда какая-то нервная цепь неактивна, это тоже сказывается на том, как животное себя ведёт. Чтобы включать и выключать нейроны, у нейробиологов есть мощный инструмент – оптогенетические методы, про которые мы неоднократно рассказывали.

Вкратце суть оптогенетики такова: в геном мыши (или крысы) вносят определённые изменения, так, чтобы некоторые нервные клетки можно было активировать или усыпить световой вспышкой. (Для этого нейроны получают ген флуоресцентного белка, который способен ловить световые волны; сам флуоресцентный белок связан с молекулярным аппаратом клетки, который генерирует электрохимический импульс на мембране нейрона.) Затем в мозг такой мыши поблизости с модифицированными нейронами внедряют тончайшие светодиоды. Мышь остаётся живой и более-менее нормально себя чувствует, разве что на голове у неё находится особая конструкция, удерживающая оптоволокно, которой идёт вглубь мозга. Теперь остаётся только включать и выключать свет и наблюдать, как мышь будет себя вести – захочется ли ей пить, улучшится ли у неё память и т. д.

Проблема тут в том, что оптоволокно тянется к специальному аппарату, который управляет световыми вспышками и заодно регистрирует работу нейронов. Мышь остаётся на привязи, и это во многих отношениях ограничивает её поведение. Например, трудно изучать какие-то социальные навыки, когда животные активно не взаимодействуют друг с другом. Было бы намного лучше, если бы светодиодный аппарат можно было контролировать дистанционно, без проводов.

Именно такой беспроводной оптогенетический аппарат описывают в Nature Neuroscience сотрудники Северо-Западного университета. Их устройство управляется высокочастотными радиоволнами, которые генерируют световые вспышки нужного количества, продолжительности и интенсивности. Более того, новый аппарат позволяет генерировать вспышки четырёх разных длин волн – зелёного, синего, жёлтого и красного цвета. То есть одновременно у одной мыши или крысы можно управлять сразу четырьмя нейронными цепями, если только сделать так, чтобы нейроны этих цепей реагировали на четыре цвета. Наконец, новый аппарат обходится без батареек – его питают те же радиоволны, которые управляют световыми импульсами.

Эксперимент ставили сразу с двумя–тремя мышами, у которых светодиоды шли к определённым нейронам префронтальной коры. От префронтальной коры зависят самые сложные когнитивные функции, и влияние её на поведение более чем велико. Оказалось, что если у разных мышей синхронизировать работу нейронов в префронтальной коре, если нейроны будут работать в одном ритме, то такие мыши начнут больше общаться друг с другом, начнут чаще обнюхиваться и чаще чистить шерсть друг другу. Нейробиологи и раньше говорили о том, что синхронизация мозга у разных индивидуумов заставляет больше взаимодействовать друг с другом. Но сейчас, с помощью беспроводного оптогенетического устройства, которое никак не ограничивает поведение подопытных животных, здесь удалось показать прямую связь.

Этот усовершенствованный аппарат не только позволит узнать какие-то новые вещи о мозге. Его можно использовать и в медицине. Например, подавая импульс в строго определённую нейронную цепь, можно вовремя остановить приступ эпилепсии или паническую атаку, смягчить депрессию и т. д. – человек сможет сам следить за состоянием собственного мозга, будучи свободен в перемещениях.
P.S. Отчасти верно и обратное - совместные действия, подчинённые одному ритму, ритуалы (и даже совместные действия для решения общей задачи) приводят к синхронизации активности мозговых структур. Писал об этом неоднократно. К примеру, цитата из недавнего сообщения:
Цитата: АrefievPV от мая 08, 2021, 14:01:10
На практике, процесс убеждения может быть сведён к нескольким основным способам: синхронизации знаний, переформатированию знаний, логической деконструкции знаний до совпадающих (схожих, согласованных) элементов.

Первый способ наиболее комфортный и используется очень часто (интуитивно и на эмоциональном уровне) при решении совместных задач и/или совместной деятельности.
Любые совместные действия – танцы, пение, просмотр кинофильмов, ритуалы и т.д. – синхронизируют эмоциональное состояние и огромный пласт навыков и восприятий.

Однако, у этого способа есть серьёзные ограничения по конкретности взаимопонимания.

АrefievPV

Метод австралийских аборигенов оказался эффективнее «дворца памяти»
https://nplus1.ru/news/2021/05/19/aboriginal-techniques
ЦитироватьМетод мысленно-пространственных ассоциаций, используемый австралийскими аборигенами обогнал по эффективности метод «дворца памяти» (63 процента человек запомнили все слова против 45 процентов). Сравнение двух методов провели австралийские исследователи, попросив студентов медицинского факультета запомнить список из 20 названий бабочек. Ученые видят потенциал метода аборигенов в обучении медиков, которым приходится запоминать сложные химические циклы. Исследование опубликовано в PLOS One.

Системы запоминания, хранения и передачи информации для выживания были распространены с древних времен, задолго до возникновения письменности. В запоминании помогало использование священных мест и предметов, особый вклад вносили песни и танцы. Культура австралийских аборигенов — одна из самых древних в мире. Она существует 50000 лет, при этом знания в ней не записываются. Вся критичная информация для выживания передается в форме устных историй, искусств и ремесленных изделий. Это создает разные уровни понимания внутри группы, в зависимости от социального статуса, опыта и знаний. У каждого клана рассказываются свои истории, которые содержат важные для них знания: Закон Аборигенов, права и обязанности, навигация. Этим историями уже много лет, они мало меняются со временем и их сохранение обеспечивается старейшинами. Танец, петроглифы и картины позволяют хранить информацию без использования алфавита.

Когда австралийскому аборигену нужно что-то запомнить, он придумывает историю, включающую в себя аспекты флоры, фауны и местной географии. Например, для запоминания может использоваться дорога в саду, где каждый камень или растение ассоциируется с определенным словом. Методы аборигенов, основанные на пространственном положении, имеют сходство с западной техникой, которая называется «дворец памяти». Она заключается в развитии памяти посредством визуализации: создании в воображении пространства, в котором можно хранить огромное количество данных. Когда человеку надо запомнить какую-нибудь информацию, он отправляется на «прогулку» по своему дворцу памяти и ассоциирует отдельные факты с определенным объектом дворца. Таким образом он формирует изображение, объединяющее этот факт и отличительную особенность расположения предмета или комнаты во дворце.

Исследователи из Австралии под руководством Тайсона Янкапорта (Tyson Yunkaporta) из Университета Дикина решили сравнить эффективность методов мысленно-пространственных ассоциаций: «дворца памяти» и способа запоминания австралийских аборигенов. В работе участвовали студенты медицинского факультета. Вначале исследования им дали список из 20 слов (названия бабочек), чтобы они запомнили их в течение десяти минут. Затем у студентов забрали списки и попросили за пять минут написать столько названий, сколько они смогут вспомнить. Затем студентов разделили на три группы: одну группу обучили методу «дворца памяти» (25 человек), вторую — методам запоминания аборигенов (26 человек), а третью специально не обучали (25 человек). После обучения со студентами повторили описанную процедуру эксперимента.

Оказалось, что использование техники аборигенов помогло студентам лучше запомнить слова: после тренинга все названия удалось вспомнить 63 процентам человек. В группе метода «дворца памяти» таких студентов было 45 процентов, а в группе без тренировки — 35.

Исследователи заключают, что методы мысленно-пространственных ассоциаций показали свою эффективность даже после короткого обучения им. При этом метод аборигенов оказался более эффективным после одного занятия. Он будет особенно полезен студентам медицинских факультетов, так как им часто приходится запоминать последовательности: например, циклы химических реакций.

Методы мысленно-пространственных ассоциаций достаточно эффективны для запоминания, но они могут не работать у людей с афантазией, которые плохо составляют мыслительные образы без внешней стимуляции. У таких людей ученые обнаружили проблемы с эпизодической памятью — они хуже вспоминали сцены и отдельные факты, чем здоровые люди.

P.S. Ссылка в дополнение:

Люди с афантазией отличились плохой эпизодической памятью
https://nplus1.ru/news/2020/06/23/aphantasia-cognitive-profile

АrefievPV

Х значит самец
https://www.nkj.ru/news/41438/
ЦитироватьСамцы американской полёвки живут с двумя Х-хромосомами, разбавленными мужскими генами с исчезнувшего «игрека».

У млекопитающих пол определяет пара половых хромосом, которые обозначаются X и Y. Если зародышу при оплодотворении достались два «икса», он будет самкой, если «икс» и «игрек» – самцом. Но в системе XY есть исключения, и одно из них – полёвка Microtus oregoni, обитающая на северо-западе США.

Еще в 60-е годы прошлого века было замечено, что у самцов M. oregoni, как полагается, есть две половых хромосомы, а вот у самок – одна. Какое-то время считалось, что самцы несут обычные «икс» и «игрек», а самки – только один «икс». Однако в недавней статье в Science говорится, что тут всё сложнее и интереснее. Авторы работы прочитали половые хромосомы полёвки M. oregoni и сравнили их с половыми хромосомами других зверей, в том числе и близкородственного вида полёвок. Оказалось, что у самцов, и у самок M. oregoni есть только Х-хромосомы: у самцов – две, у самок – одна. Причём в этих «иксах» есть гены, которые у других животных обычно сидят в «игреках».

Наиболее вероятное развитие событий было таким: уже после того, как M. oregoni оформился как самостоятельный вид, Y-хромосома у него исчезла по причине каких-то клеточных процессов. Но исчезла не бесследно – её гены перешли к Х-хромосоме. Мужские гены (от которых зависит, к примеру, формирование семенников) есть как в тех «иксах», которые получают самцы, так и в тех, которые получают самки. Но у самок такие гены неактивны, и пока непонятно, что за механизм поддерживает их в спящем состоянии.

В свою очередь, самцы M. oregoni получают два «икса», один от матери, второй от отца. Отцовская Х-хромосома у них подавляется полностью и почти во всём теле; отцовский «икс» работает только при формировании сперматозоидов. В том, что одна из одинаковых половых хромосом неактивны, нет ничего удивительного, просто обычно это касается одного из женских «иксов»: у человека и у большинства других зверей в женских клетках одна из Х-хромосом молчит, потому что если будут работать обе, клетке станет плохо. Мы уже как-то описывали молекулярный механизм, инактивирующий один из «иксов». У полёвок, по-видимому, этот механизм модифицирован так, чтобы целенаправленно отключать именно тот «икс», который достался от отца.

На свете есть и другие млекопитающие, которые обходятся без Y-хромосомы – например, слепушонка Ellobius lutescens и несколько видов колючих мышей из Японии. Скорее всего, гены мужского развития у них либо переехали на другие хромосомы, либо сами гены поменялись – всё-таки самцы у этих зверей благополучно живут и без традиционных «игреков».

P.S. Ссылки на информацию, о которой упоминается в заметке:

Как молчит Х-хромосома
https://www.nkj.ru/news/26794/
Отключение лишней хромосомы в женских клетках зависит от сложнейшего молекулярного механизма, в котором слаженно работают регуляторные РНК и гены самой Х-хромосомы.

Как живут самцы без Y-хромосомы
https://www.nkj.ru/facts/29732/
Оставаться самцом можно и без Y-хросомомы.

АrefievPV

Угрожают ли химеры гипотезе «мира РНК»?
https://elementy.ru/novosti_nauki/433815/Ugrozhayut_li_khimery_gipoteze_mira_RNK
ЦитироватьВ последние годы гипотеза «мира РНК», согласно которой на заре становления жизни молекулы РНК одновременно выполняли функции носителей информации и катализаторов синтеза новых подобных себе молекул (а ДНК вступила в игру позже), уже практически стала прописной истиной. Этому способствовали многочисленные доказательства в ее пользу — не только химические, но и молекулярно-биологические, биохимические и биоинформатические. Некоторые структуры наших клеток, как живые ископаемые, позволяют увидеть скрытые внутри нас кусочки того древнего мира. Однако недавняя публикация группы химиков под руководством Раманараянана Кришнамурти предлагает альтернативный взгляд на пребиотическую эволюцию. Исследователи предположили, что жизнь возникла из химерных молекул, наполовину состоящих из ДНК, а наполовину — из РНК. По их версии, ДНК и РНК возникли вместе на самых ранних стадиях эволюции, пройдя первые эволюционные шаги «рука об руку».